井噴的預(yù)防和應(yīng)急預(yù)案

井噴的預(yù)防和應(yīng)急預(yù)案在石油天然氣鉆井作業(yè)中，地層流體(油、氣、水)一旦失去控制，可能導(dǎo)致井噴。井噴失控后，人的安全和健康會(huì)受到嚴(yán)重的威脅，還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境和毀壞鉆井設(shè)備。提高員工井控意識(shí)和技術(shù)素質(zhì)，加強(qiáng)井控管理，是預(yù)防井噴、減少風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。1．1井控技術(shù)管理人員的范圍(1)局及施工作業(yè)公司主管鉆井的副局長(zhǎng)、總工程師、副總工程師及鉆井技術(shù)、安全部門和鉆井生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的有關(guān)人員。(2)鉆井施工作業(yè)公司的經(jīng)理、主管生產(chǎn)和安全的副經(jīng)理、總工程師、副總工程師及直接從事鉆井生產(chǎn)指揮與管理的有關(guān)人員。(3)鉆井隊(duì)平臺(tái)經(jīng)理、技術(shù)人員和司鉆、副司鉆、井架工、大班司鉆、機(jī)械工長(zhǎng)、安全員。(4)井控車間的經(jīng)理、工程師及現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員。1．2井控技術(shù)的培訓(xùn)它的考試內(nèi)容主要包括鉆井隊(duì)井控操作和管理人員的理論考試和其它井控管理人員、技術(shù)干部(包括井隊(duì)技術(shù)人員)的理論考試。1．2．1鉆井隊(duì)井控操作和管理人員的理論考試內(nèi)容(1)井噴發(fā)生的原因。(2)溢流的及時(shí)發(fā)現(xiàn)及應(yīng)采取的措施和步驟。(3)鉆井作業(yè)中，各種情況下的井噴預(yù)防及處理。(4)壓井的方法。(5)井噴失控的處理。(6)井控裝置的結(jié)構(gòu)、安裝試壓要求及一般的維護(hù)知識(shí)和故障排除。(7)防火防爆和滅火基本知識(shí)。(8)防含硫化氫等有毒氣體中毒的知識(shí)。(9)安全用電的專業(yè)知識(shí)。(10)實(shí)際操作。1．2．2其它井控管理人員、技術(shù)人員(包括井隊(duì)技術(shù)人員)的理論考試內(nèi)容(1)井控基本理論。(2)地層壓力預(yù)測(cè)和檢測(cè)。(3)溢流的及時(shí)發(fā)現(xiàn)及應(yīng)采取的措施和步驟。(4)鉆井作業(yè)中，各種情況下的井噴預(yù)防及處理。(5)幾種壓井方法及計(jì)算。(6)壓井作業(yè)中異常情況的判斷處理及易出現(xiàn)的錯(cuò)誤做法。(7)井噴失控的處理。(8)井控裝置的系列標(biāo)準(zhǔn)及選用要求。(9)井控裝置的結(jié)構(gòu)原理、安裝試壓要求、維護(hù)保養(yǎng)及故障排除。(10)防火防爆和滅火基本知識(shí)。(11)天然氣及硫化氫等有毒氣體的濃度檢測(cè)及安全作業(yè)要求。(12)安全用電專業(yè)知識(shí)。(13)實(shí)際操作。1．3鉆井井控裝置的組合配套1．3．1鉆井井口裝置鉆井井口裝置包括在鉆井過(guò)程中各次開鉆時(shí)所配置的液壓防噴器及控制裝置、四通、轉(zhuǎn)換法蘭、雙法蘭短節(jié)、轉(zhuǎn)換短節(jié)、采氣井口裝置大四通、套管頭等。1．3．2井控管匯井控管匯包括防噴管匯、節(jié)流管匯、壓井管匯和放噴管線。井控管匯的額定工作壓力應(yīng)與最后一次開鉆所配置的鉆井井口裝置的工作壓力相同。1．3．3其它裝置(1)鉆具內(nèi)防噴工具：方鉆桿旋塞、鉆具止回閥、箭形閥、鉆具旁通閥。(2)井控監(jiān)測(cè)儀器儀表：鉆井液循環(huán)罐液面監(jiān)測(cè)報(bào)警儀、鉆井液自動(dòng)灌注系統(tǒng)、各種井控參數(shù)儀表。(3)鉆井液凈化裝置：在節(jié)流管匯匯流管至鉆井液循環(huán)罐之間，應(yīng)配置鉆井液氣體分離器和窮小子真空除氣器。1．3．4井控裝置組合配套(1)鉆井井口裝置組合配套的基本形式見(jiàn)圖6-10一圖6—20。(2)井控裝置配套示意圖見(jiàn)圖6-21、圖6—22。1．4鉆井井控裝置的安裝和維護(hù)1．4．1井控設(shè)備安裝的一般要求(1)井控裝置應(yīng)按每個(gè)鉆井程序的要求進(jìn)行安裝。(2)所有管線在與防噴器連接之前要沖洗。(3)所有的法蘭在安裝之前要擦洗干凈。(4)所有的密封鋼圈在安裝時(shí)應(yīng)保持干燥，密封鋼圈或環(huán)形槽內(nèi)不用潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。(5)防噴器初級(jí)液控裝置應(yīng)放在距井口25m遠(yuǎn)，與壓井和節(jié)流管線平齊的地方。(6)從節(jié)流管匯引出的燃燒管線應(yīng)是一根直管線，不允許有急轉(zhuǎn)彎，并從井口沿盛行風(fēng)的下風(fēng)向延伸45m，管線上每隔10—15m要用適當(dāng)?shù)姆椒ü潭?，以免使用中出現(xiàn)過(guò)大的擺動(dòng)。1．4．2井控設(shè)備的維護(hù)檢查(1)生產(chǎn)班組要進(jìn)行日常維護(hù)，將設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)使用情況填人《井控裝置班報(bào)表》，格式見(jiàn)下表6—11。(2)每周進(jìn)行一次井控裝置安全檢查，并將每次檢查情況填人表6—12《鉆井井控裝置安全檢查表》。1．5地層破裂壓力的測(cè)定用套管鞋試漏法確定地層破裂壓力采取的步驟包括試漏前的準(zhǔn)備工作、試漏程序、試漏數(shù)據(jù)的采集及處理方法。1．5．1試漏前的準(zhǔn)備(1)利用預(yù)測(cè)模式或鄰井資料估算試漏層的破裂壓力。(2)根據(jù)上面的估算結(jié)果及鉆井液密度，選擇合適的泵型和井口裝置。(3)井口安裝后，采用封堵器清水試壓，閘板防噴器以下整體試壓到額定工作壓力，穩(wěn)壓時(shí)間不少于3min，允許壓降不超過(guò)0．7～1，0MPa。(4)校驗(yàn)立管和環(huán)空壓力表。(5)試漏層段應(yīng)選在套管鞋下第一個(gè)3—5m厚的易漏層。(6)調(diào)整鉆井液性能，保證均勻穩(wěn)定，以滿足試漏施工要求。1．5．2試漏的程序(1)鉆頭提至套管鞋以上，井內(nèi)灌滿鉆井液，關(guān)井。(1)采用從鉆具水眼或環(huán)空兩種方式中的一種向井內(nèi)泵人鉆井液。裸眼長(zhǎng)度在5m以內(nèi)的選用0．7～1L／s的排量，超過(guò)5m的選用2～4L／s的排量。(3)為了求取試漏層最小地應(yīng)力和巖石抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)，地層壓裂后應(yīng)進(jìn)行停泵和重張壓力測(cè)量。(4)當(dāng)壓力達(dá)到井口承壓設(shè)備中的最小額定工作壓力，或套管承受的壓力達(dá)到套管中的最小抗內(nèi)壓強(qiáng)度的80％時(shí)仍未被壓裂，應(yīng)停止試驗(yàn)。1．5．3試漏數(shù)據(jù)的采集(1)日期、時(shí)間、井號(hào)、井深、套管尺寸及下入深度、地層及巖性、鉆井液密度、注入泵型號(hào)、缸套直徑及沖數(shù)。(2)每間隔20～50L的泵人量或每間隔10—20s(泵速恒定)，記錄一次相應(yīng)泵壓和注人量或時(shí)間。開始時(shí)記錄點(diǎn)間隔可大些，后期應(yīng)加密記錄點(diǎn)。正循環(huán)泵人時(shí)，泵壓由立管或井口壓力表讀數(shù)。環(huán)空泵人時(shí)由環(huán)空壓力表讀數(shù)。(3)地層壓裂后，停泵1～2min，每間隔10～20s記錄一次泵壓。(4)待泵壓相對(duì)穩(wěn)定后，重新開泵1—2min，每間隔10～20s記錄一次重張壓力。1．5．4試漏數(shù)據(jù)的處理(1)作圖a．若采集的數(shù)據(jù)是間隔時(shí)間和相應(yīng)泵壓，作成如圖6—23所示的試漏曲線。L．若地層壓裂前采集的數(shù)據(jù)是泵人量和相應(yīng)的泵壓，作成如圖6—24所示的試漏曲線。c．在試漏曲線上，L為初始偏離直線段的點(diǎn)，F(xiàn)為曲線上的最高壓力點(diǎn)，S為停泵壓力穩(wěn)定點(diǎn)，R為重張壓力穩(wěn)定點(diǎn)。(2)試漏層有關(guān)參數(shù)的計(jì)算。a．漏失壓力：P1=Pgi十0．00981pH式中P1——漏失壓力，MPa；Pgi——漏失時(shí)地面表壓，MPa；p--鉆井液密度，g／cra3；H--試漏層深度，m。b．破裂壓力：Pt-pgr+0．00981~,H式中pr--試漏層破裂壓力，MPa；戶8／——破裂時(shí)地面表壓，MPa。c．破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度：Fe：101．972“pf／H式中"廠地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度，g／cra3。d．最小水平主地應(yīng)力：Pm--pg?0．00981p／／式中Pm——最小水平主地應(yīng)力，MPa；戶，——瞬時(shí)停泵地面表壓，MPa。e．巖石抗拉強(qiáng)度：S，‘Pgr—戶p式中St——試漏層巖石抗拉強(qiáng)度，MPa；Pgr——重張時(shí)地面表壓，MPa。1．6井控技術(shù)的管理措施1．6．1防噴演習(xí)(1)對(duì)溢流的監(jiān)測(cè)和反應(yīng)是控制井噴的關(guān)鍵，所以當(dāng)進(jìn)行不同作業(yè)時(shí)，平臺(tái)經(jīng)理應(yīng)時(shí)常在司鉆沒(méi)有覺(jué)察的表況下模擬溢流的發(fā)生，以提高應(yīng)急反應(yīng)能力。(2)司鉆要恰當(dāng)?shù)夭扇⌒袆?dòng)。(3)井隊(duì)人員各就各位。(4)司鉆和工作人員的反應(yīng)時(shí)間要被記錄在鉆井日?qǐng)?bào)表上。1．6．2設(shè)備及人員要求(1)安全閥a．在絞車前面應(yīng)始終擺放一個(gè)鉆桿用全通安全閥，該閥應(yīng)處于開啟時(shí)的狀態(tài)；b．該安全閥應(yīng)保證兩個(gè)人能容易地搬起、對(duì)扣，或用氣動(dòng)絞車吊起、對(duì)扣；c．安全閥的打開和關(guān)閉扳手應(yīng)放在安全閥附近方便的地方；d．內(nèi)防噴器要始終與安全閥并排放在絞車的前面；e．內(nèi)防噴器應(yīng)兩個(gè)人能容易地搬起、對(duì)扣，或用氣動(dòng)絞車吊起、對(duì)扣；f．閘板防噴器手動(dòng)鎖緊桿應(yīng)保證延伸到底座外面，鎖緊桿端應(yīng)裝有手輪，手輪應(yīng)操作方便并靈活。(2)低泵速。a．每一當(dāng)班司鉆應(yīng)做低速實(shí)驗(yàn)；b．低泵速分別是正常泵速的25％、50％和75％；c．這些低泵速實(shí)驗(yàn)應(yīng)記錄在鉆井日?qǐng)?bào)表上。(3)儲(chǔ)能器。a．儲(chǔ)能器控制閥應(yīng)始終處于打開的位置；b．全封閘板控制閥應(yīng)配有絞鏈鎖，既易于操作而又不至于意外關(guān)閉，它應(yīng)在打開的位置鎖??；c．每班要檢查儲(chǔ)能器的油量；每次安裝要檢查預(yù)充壓力；e．要始終保持儲(chǔ)能瓶的儲(chǔ)集量。(4)閥的位置。當(dāng)鉆機(jī)在正常作業(yè)情況下，防噴器和節(jié)流管匯的控制閥應(yīng)處于以下位置：a．所有的防噴器控制閥全部打開；b．所有壓井管線的閥全部關(guān)閉；c．臨近節(jié)流管線上的鉆井液四通的手動(dòng)閥打開；d．液動(dòng)閥關(guān)閉；e．節(jié)流管匯上的旁通閥關(guān)閉；f．節(jié)流上游閥打開；g．節(jié)流閥關(guān)閉；h．節(jié)流下游第一個(gè)閥關(guān)閉；i．除氣器控制閥打開。(5)人員。當(dāng)處理溢流時(shí)，每一位當(dāng)班人員要在指定的位置上履行職責(zé)。6．8．6．3井控方法(1)一次控制：鉆井中，利用鄰井資料或地層破裂壓力試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，應(yīng)用合適的鉆井液密度，提供足夠的靜液柱壓力來(lái)平衡地層壓力，此稱“一次控制”。(2)二次控制：如果鉆遇一個(gè)未預(yù)測(cè)的壓力層，鉆井液密度平衡不了地層壓力，地層流體就會(huì)進(jìn)入井眼。通常我們把這種情況叫“溢流”，此時(shí)通過(guò)關(guān)上防噴器，采用重鉆井液循環(huán)壓井即可平衡新地層壓力，此稱“二次控制”。圖6—25描述了在何種情況下關(guān)井及程序。根據(jù)具體情況，壓井方法采用司鉆法及工程師法壓井兩種。a．司鉆法壓井：司鉆法壓井又稱為二次循環(huán)法壓井，它是通過(guò)兩個(gè)循環(huán)周將井壓住。第一個(gè)循環(huán)周：利用原漿循環(huán)，排除侵入流體；第二個(gè)循環(huán)周：用加重鉆井液，排除原漿，將井壓住。具體操作是：發(fā)現(xiàn)溢流，正確實(shí)施關(guān)井控制井口；待井口壓力穩(wěn)定，記錄關(guān)井立管壓力、關(guān)井套壓和溢流量，并作出壓井施工單。第一循環(huán)周：I．緩開泵并調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓等于關(guān)井套壓，逐步使泵速達(dá)到壓井泵速，并記下此時(shí)循環(huán)立管壓力。Ⅱ．調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保持壓井排量下的循環(huán)立管壓力，將溢流排出井口。Ⅲ．停泵、關(guān)井，此時(shí)，關(guān)井立壓等于關(guān)井套壓。第二循環(huán)周：I．緩開泵并調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓等于新的關(guān)井套壓，逐步將泵排量開至壓井排量，將加重鉆井液從井口泵至鉆頭位置，并記下此時(shí)立管壓力；Ⅱ．調(diào)節(jié)節(jié)流閥，控制立管壓力，直至重鉆井液返出井口；Ⅲ．停泵、關(guān)井，關(guān)井立管壓力與關(guān)井套壓均為0，壓井結(jié)束，開防噴器，恢復(fù)循環(huán)，并調(diào)節(jié)鉆井液性能，繼續(xù)鉆進(jìn)。b．工程師法壓井：工程師法壓井又稱等待加重壓井，它是在一個(gè)循環(huán)周內(nèi)完成的壓井作業(yè)。工作步驟是：I．發(fā)現(xiàn)溢流按正確關(guān)井程序，迅速控制井口；Ⅱ．待井口壓力穩(wěn)定后，記錄關(guān)井立壓、關(guān)井套壓、溢流量，作出壓井施工單，迅速配好壓井液；Ⅲ．同步開泵、開節(jié)流閥，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使套壓等于關(guān)井套壓，逐步使泵達(dá)到壓井泵速，并記下此時(shí)鉆桿循環(huán)壓力；Ⅳ．按壓井施工圖表，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，使循環(huán)立管壓力按要求逐步降低，直至重鉆井液到鉆頭，并記下此時(shí)立管壓力；V．仍保持壓井泵速和重鉆井液到達(dá)鉆頭的立管壓力不變，將重鉆井液返出井口；Ⅵ．停泵并關(guān)井，此時(shí)立壓、套壓均為0，壓井結(jié)束；開防噴器，開泵循環(huán)，調(diào)節(jié)鉆井液性能，恢復(fù)鉆進(jìn)；如果停泵關(guān)井，套壓不為0，應(yīng)繼續(xù)節(jié)流循環(huán)，直至停泵關(guān)井套壓為0，方可完成壓井作業(yè)。(3)三次控制：當(dāng)井眼無(wú)法控制時(shí)，轉(zhuǎn)化成通過(guò)自然壓力衰竭、井眼垮塌，或通過(guò)地面壓井或井下壓井來(lái)控制，這種情況稱為“三次控制”。其操作步驟為：a．正常鉆進(jìn)：坐崗人員發(fā)現(xiàn)溢流在3m3以內(nèi)，立即報(bào)告司鉆；司鉆發(fā)出警報(bào)，各就各位；停泵、停轉(zhuǎn)盤、上提鉆具使每一個(gè)接頭出轉(zhuǎn)盤面，扣上吊卡；打開液動(dòng)閥；關(guān)封井器——先萬(wàn)能后閘板，鉆具坐在吊卡上；根據(jù)本井允許壓力，試關(guān)井求立管壓力和套管壓力；向平臺(tái)經(jīng)理匯報(bào)。b．起下鉆桿：坐崗人員發(fā)現(xiàn)溢流在3m3以內(nèi)，立即報(bào)告司鉆；司鉆發(fā)出警報(bào)，各就各位，井架工立即下來(lái)；強(qiáng)接回壓凡爾或旋塞；打開液動(dòng)閥；關(guān)封井器——先萬(wàn)能后閘板，坐鉆具；根據(jù)本井允許壓力，試關(guān)井、求壓；向平臺(tái)經(jīng)理匯報(bào)。c．起下鉆鋌：坐崗人員發(fā)現(xiàn)溢流在3m3以內(nèi)，立即報(bào)告司鉆；司鉆發(fā)出警報(bào)，各就各位，井架工立即下來(lái)；強(qiáng)接回壓凡爾或旋塞；打開液動(dòng)閥；關(guān)封井器——先萬(wàn)能后閘板，坐鉆具；根據(jù)本井允許壓力，試關(guān)井、求壓；向平臺(tái)經(jīng)理匯報(bào)。d．空井：坐崗人員發(fā)現(xiàn)溢流在3m3以內(nèi)，立即報(bào)告司鉆；司鉆發(fā)出警報(bào)，各就各位；強(qiáng)下帶回壓凡爾的鉆桿；打開液動(dòng)閥；關(guān)封井器——先萬(wàn)能后閘板，若有全封閘板，應(yīng)先萬(wàn)能后全封閘板(井內(nèi)無(wú)鉆桿時(shí))；根據(jù)本井允許壓力，試關(guān)井、求壓；向平臺(tái)經(jīng)理匯報(bào)。1．6．4防噴器的試壓(1)井控設(shè)備的試壓。a．所有的壓力試驗(yàn)要記錄在圖表上；b．試壓管線連接到方鉆桿和試壓短節(jié)間的一個(gè)特殊的試壓接頭上；c．試壓短節(jié)要連接在試壓堵塞器上并用鏈鉗上緊；試壓堵塞器將安放在套管四通里，在試壓堵塞器下方的套管浮閥應(yīng)是打開的，試壓堵塞器(或試壓短節(jié))將控制從試壓短節(jié)到防噴器的泄流孔中允許壓力的傳遞；d．試壓管線、防噴器、立管和方鉆桿、節(jié)流管線、壓井管線和節(jié)流管匯必須用水沖洗；e．依據(jù)附帶的試壓表，對(duì)所有的管線、閥門、閘門和環(huán)形防噴器試壓；f．所有高壓試驗(yàn)必須持續(xù)5min，且不刺不漏；g．一次14bar(14x105Pa)